Question

學(xué)習(xí)了電學(xué)知識(shí)后，小亮研究家中的具有保溫功能的電熱飲水機(jī)，電熱飲水機(jī)的簡(jiǎn)化電路示意圖如圖所示．電熱飲水機(jī)的銘牌上部分內(nèi)容如表．試問(wèn)：

額定電壓	220V
加熱功率	400W
保溫功率	40W
最大容積	2L

（1）飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)溫控開(kāi)關(guān)S₀應(yīng)處于什么狀態(tài)？

（2）R₁和R₂的電阻值各是多大？

（3）在用電高峰期，該飲水機(jī)的實(shí)際工作電壓只有200V，加熱效率為80%，若將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要多長(zhǎng)時(shí)間？（C_水=4.2×10³J/（kg•℃），ρ_水=1.0×10³kg/m³，忽略溫度對(duì)電阻的影響）

Answer 1

 解：（1）由電路圖可知，開(kāi)關(guān)S₀斷開(kāi)時(shí)兩電阻串聯(lián)，電路電阻較大，開(kāi)關(guān)S₀閉合時(shí)，只有電阻R₁接入電路，電阻R₂被短路，此時(shí)電路電阻較小，電源電壓U一定，由P=可知，電阻越大，電路功率越小，電阻越大，飲水機(jī)功率越大，因此當(dāng)開(kāi)關(guān)S₀斷開(kāi)時(shí)，電路定值較大，電功率較小，飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)．

（2）∵P_加=，

∴電阻R₁===121Ω，

∵P_保=，

∴電阻R_總===1210Ω，

保護(hù)電阻R₂=R_總﹣R₁=1210Ω﹣121Ω=1089Ω；

（3）設(shè)加熱時(shí)間為t，有P_峰t80%=Q_吸，即t80%=c_水m_水△t_水，

即×t×80%=4.2×10³J/（kg•℃）×1×10³kg/m³×2×10^﹣3m³×（100℃﹣20℃）

解得t=2541s；

答：（1）飲水機(jī)處于保溫狀態(tài)時(shí)溫控開(kāi)關(guān)S₀應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)．

（2）R₁和R₂的電阻值分別是121Ω與1089Ω．

（3）將裝滿水箱的水從20℃加熱至100℃，需要2541s．